Wielu zapewne pamięta scenę z kultowej amerykański komedii „Spokojnie, to tylko awaria…” z 1982 roku, w której bohaterowie w wyniku splotu wydarzeń lecą wprost w kierunku Słońca. Możemy poznać to po tym, że robi im się nieco goręcej i intensywnie się pocą. Co zastanawiające, statek kosmiczny zupełnie nie ulega żadnej awarii i spaleniu, mimo że znajduje się z pasażerami naprawdę blisko gwiazdy. Zdradzając finał historii, bohaterom dzielnie uda się zawrócić statek i wylądować na stacji kosmicznej na Księżycu.
Czytaj też: NASA upubliczniła niezwykłe zdjęcie Słońca. Przypomina na nim bardzo znajomy wyraz twarzy…
Tak wygląda rzeczywistość filmowa, ale czy w tej prawdziwej również uda się kiedykolwiek człowiekowi dotrzeć chociaż do korony Słońca? Jest to wątpliwe, o ile nie wynalezione zostaną do tego czasu technologie, które uchronią nas przed miażdżącym milionem kelwinów, jaki panuje w koronie Słońca. W tym momencie tylko „zdalnie” badamy naszą najbliższą gwiazdę, co nie oznacza, że mało o niej wiemy.
Wnętrze Słońca – jak gorąco jest w samym środku?
Nim przyjrzymy się poszczególnym warstwom budującym naszą gwiazdę, poznajmy podstawowe fakty na jej temat, aby jeszcze bardziej uzmysłowić sobie, z jak ogromnym obiektem mamy do czynienia. Średnica Słońca wynosi dokładnie 1 392 684 kilometrów, co jest 109 razy większą wartością niż średnica Ziemi. Co ciekawe, w przypadku masy sprawa nie ma się tak proporcjonalnie, ponieważ nasza gwiazda jest cięższa od „Błękitnej Planety” aż 333 tysięcy razy.
Słońce stanowi 99,86 proc. masy całego Układu Słonecznego i składa się niemal w całości z dwóch pierwiastków – wodoru i helu. Tego pierwszego jest dokładnie 73,46 proc, drugiego – 24,85 proc. Pozostały skład to już są metale, jakimi w astronomii określa się wszystkie pierwiastki poza wodorem i helem, czyli w tym przypadku m.in. tlen, węgiel, żelazo.
Sam środek Słońca to jego jądro, którego granice stawia się około w 20-25 proc. długości promienia słonecznego. Podobnie jak całe Słońce składa się z plazmy i ma gęstość aż 150 razy większą od gęstości wody. Temperatura w samym środku Słońca dochodzi do 15 milionów kelwinów. To tutaj właśnie dochodzi do syntezy jądrowej, która wytwarza ogromne ilości energii. Dochodzi do niej w cyklu protonowym, kiedy to wodór jest przekształcany w hel. Co ciekawe, większość syntezy jądrowej zachodzi w centralnej części jądra, natomiast w jego bardziej oddalonych obszarach prawie już nie występuje.
Za jądrem Słońca znajduje się strefa promienista, której granice stawiane są orientacyjne pomiędzy 25 a 70 proc. długości promienia słonecznego. Temperatura w tej strefie nadal jest dostatecznie gorąca, aby materia składała się tylko z elektronów i jonów, tak jak to jest w jądrze. Niemniej zgodnie z gradientem, temperatura tutaj spada od 7 milionów kelwinów przy jądrze do 2 milionów kelwinów bliżej kolejnej części wnętrza naszej gwiazdy, jaką jest warstwa konwektywna.
Powyżej strefy promienistej aż do samej powierzchni Słońca znajduje się warstwa konwektywna, w której nie jest już aż tak gorąco, bo temperatura spada tutaj do „jedynie” 5700 kelwinów. Z uwagi na większy „chłód” transport ciepła przez tę strefę nie jest tak wydajny. Zamiast wypromieniować, ciepło sprawia, że materiał w warstwie konwektywnej zmniejsza swoją gęstość i zaczyna się rozszerzać i unosić. Tworzy to specyficzne komórki konwekcyjne, które wynoszą ciepło do fotosfery. Te komórki możemy obserwować z Ziemi przez specjalne teleskopy – wyglądają one jak ogromne granulaty. Jedno z najnowszych zdjęć wykonanych przez National Solar Observatory prezentujących powierzchnię Słońca, ujawnia w całej okazałości wspomniane formy granulacji.
Czytaj też: Na Słońcu wykryto tajemnicze kropki. Skąd się wzięły?
Kolejną warstwę stanowi fotosfera. To tutaj powstają fotony, które potem trafiają na Ziemię. Ma ona grubość 400 kilometrów i jest ona nieco bardziej przezroczysta niż czyste powietrze na naszej planecie. Warto dodać, że górna część fotosfery jest chłodniejsza i emituje mniej promieniowania, przez co tarcza Słońca zdaje się być ciemniejsza przy krawędzi – zjawisko to nazywane jest pociemnieniem brzegowym.
Powyżej fotosfery mamy do czynienia z atmosferą Słońca, która również składa się z kilku stref: warstwa minimum temperaturowego (obszar, gdzie występuje 4100 kelwinów), chromosfera, warstwa przejściowa, korona, której temperatura wzrasta aż do 1-2 milionów kelwinów oraz heliosfera (obszar atmosfery z plazmą wiatru słonecznego).
Jaka przyszłość czeka Słońce? A co wtedy z Ziemią?
W tym momencie uważa się, że Słońce znajduje się mniej więcej w połowie pobytu w ciągu głównym życia gwiazdy. Nieustannie w jądrze zachodzą reakcje przemiany wodoru w hel – każdej sekundy jest wykorzystywane na to aż 4 miliony ton materii, z których powstaje olbrzymia ilość energii.
Wiek Słońca określa się na 4,567 miliarda lat i sugeruje się, że w ciągu głównym nasza gwiazda pozostanie jeszcze przez kolejne 5,4 miliarda lat. Dopiero wówczas zacznie zamieniać się w czerwonego olbrzyma. Przypomnijmy, że Ziemia ma podobny wiek, co Słońce. Przez dekady wydawało się naukowcom, że nasza gwiazda jest stosunkowo ciemną i małą w porównaniu do wielu innych znajdujących się w Drodze Mlecznej. Badania z 2010 roku potwierdziły, że Słońce jest jaśniejsze od ok. 95 proc. wszystkich gwiazd w naszej galaktyce.
Jasność Słońca wzrasta wraz z powolnym rozwojem promienia słonecznego. Sytuacja zacznie się diametralnie zmieniać, kiedy wyczerpie się zupełnie wodór do przemian jądrowych. Wówczas Słońce zacznie się powiększać w ciągu milionów lat do takich rozmiarów, że może wchłonąć Ziemię. Jednak zanim do tego dojdzie, już wcześniej nasza planeta stanie się kompletnie nieprzyjazna jakimkolwiek formom życia.
Słońce nieustannie zwiększa swoją jasność – w ciągu najbliższego miliarda lat zwiększy ją do tego stopnia, że wyparuje cała woda z oceanów, a powierzchnia naszej planety będzie wyschnięta na wiór. Chociaż taka wizja nie brzmi optymistycznie, to jest ona tylko hipotezą naukową, w dodatku tyczącą się niezwykle odległej perspektywy czasowej. Aby sobie to uzmysłowić, to warto dowiedzieć się, jak wyglądała Ziemia miliard lat wstecz – istniały wówczas ledwie zalążki kontynentów, w oceanach rozwijały się dopiero prymitywne, najczęściej jednokomórkowe, formy życia, a na pojawienie się jakichkolwiek rozwiniętych roślin i zwierząt trzeba jeszcze poczekać 500 milionów lat.
Czytaj też: Kolejny satelita do obserwacji Słońca już działa. ASO-S z pierwszym zdjęciem
Jak widzimy, ostatni miliard lat przyniósł na Ziemi ogromną zmianę, kolejny taki okres przyniesie z pewnością nie mniejszą. Niemal wszystko na naszej planecie, począwszy od życia po technologie, jest zależne od aktywności Słońca – chociaż paradoksalnie nie możemy spojrzeć na nie bezpośrednio.